金属储氢材料研究概况

综述了氢存储研究的重要性和国内外当前金属储氢材料的研究状况，对稀土系、Laves相系、镁系和钛系4大系列及金属配位氢化物系储氢材料当前的研究热点和存在问题进行了详细的介绍，并对未来金属储氢材料的研究工作进行了展望。金属储氢材料可用于电能、机械能、热能和化学能的转换和储存，具有广阔的应用前景。然而到目前为止，那些在室温下容易释放氢的金属氢化物，其可逆吸氢量不超过2％，无法满足实际要求。因此，新型储氢材料的开发任重而道远。     

镁基材料中储氢相及其界面与储氢性能的调控

镁基储氢材料因储氢密度高、资源丰富、环境友好等优点而备受关注,但其存在吸/放氢温度过高、反应动力学缓慢和循环稳定性差等缺点,阻碍了其大规模产业化进程。尽管镁基储氢材料在新合金体系开发、纳米调控、催化修饰、多相复合等方面取得了巨大进展,但如何获取兼具吸/放氢容量高、温度适中、反应速率快及寿命长等优良性能的镁基储氢材料仍是一个挑战。本文较为系统地总结了镁基材料中储氢相及其界面的种类,论述了其微观组织/界面特征的调控策略和方法。重点探讨了储氢相组成、微观结构及其表/界面结构调控效果对提升储氢热力学与动力学性能的影响规律与作用机制,展望了通过调控储氢相及其界面来设计镁基储氢材料的前景和发展方向。     

Ti-V-Fe系储氢合金的相结构及吸放氢特性

系统研究了Ti100-x-yVxFey（x=54，49，44；y=5，7．5，10）储氢合金的相结构及其吸放氢性能。XRD及SEM分析表明，Ti41V54Fes合金由体心立方（BCC）结构的固溶体主相和少量的α-Ti第二相组成；而Ti43．5V49Fe7．5和Ti46V44Fe10合金均为单一的BCC固溶体相。储氢性能测试表明，3种合金的动力学性能均很好，在室温和4MPa初始氢压条件下，无需氢化孕育期就能快速吸氢：经4次～5次吸放氢循环即能活化，仅2min～3min就能吸氢饱和达到最大吸氢量363．7ml／g-372．4ml／g；在300℃和0．1MPa放氢终压条件下，合金的放氢量在220．3ml／g-238．5ml／g之间。在所研究的合金中，Ti46V44Fe10合金的综合性能最佳，经4次吸放氢循环即活化，室温最大吸氢量可达372．4ml／g，放氢量达到238．5ml／g。     

稀土储氢材料研究的进展

总结了自1969年AB_5型稀土储氢材料问世以来,稀土储氢材料的进展。着重讨论了LaNi_5及其部分置换的金属间化合物La_(1-x)R_xNi_5、LaNi_(5-x)M_x(这里R代表稀土元素,M代表过渡金属元素)和它们相应的氢化物。扼要地总结了稀土氢化物的某些特性(稳定性、氢浓度)和这些化合物的其它特性(形成焓、晶胞体积、电子结构)之间关系的定性和定量模型。最后,指出了今后尚须继续努力的工作方向。     

AB3.8型La-Mg-Ni系储氢合金相结构和电化学性能研究

系统研究了La0.8-xPrxMg0.2Ni3.8和La0.8-xPrxMg0.2Ni3.2Al0.2Co0.4(x=0, 0.15, 0.3, 0.4)两组储氢合金的相结构与电化学性能。相结构分析表明,合金主要由Pr5Co19、Ce5Co19、CaCu5型物相组成。随着x的增加,合金中A5B19(Pr5Co19+Ce5Co19)型物相逐渐增多,同时各物相的晶胞参数(a, c)和晶胞体积(v)均减小。Al元素的加入有利于CaCu5型物相的形成。电化学测试表明, A5B19型相合金具有较好的电化学循环稳定性,Al、Co元素的加入有利于A5B19型相合金电极的电化学循环稳定性     

稀土储氢合金粉的生产及应用

20世纪60年代末，镧镍储氢合金(LaNi5)首次在荷兰的菲利浦问世以后，世界一些国家的科学家纷纷进行研制和开发，从而促进了这类合金粉的迅速发展。90年代初日本率先实现了批量生产，并较快地达到产业化的工业生产。到目前为止，日本稀土储氢合金粉的年产量已达9000t，居世界首位。我国研究稀土储氢合金粉始于80年代初，90年代中期投入生产，主要生产用作镍氢(Ni/MH)电池负极材料的储氢合金粉，尤其是在国家863计划的实施中，对我国储氢合金粉进行技术攻关和建立示范生产线以后，促进了合金原料，生产工艺及产品质量，应用与市场等方面的迅…     

纯La及混合稀土镁基储氢合金的性能研究

用共沉淀还原扩散法制备了不同化学计量比的LaMg2Ni9-xCox（x=0．3-6．0）和M／Mg2Ni9-xCox（x=0．3-4．5）稀土镁基储氢电极合金。电化学测试结果表明：制得的合金活化性能良好；在Co含量x逐渐增大的过程中，合金的活化次数没有发生明显的变化，合金的放电容量逐渐减小，合金的循环稳定性逐渐增强。混合稀土合金比纯镧合金的活化次数多、放电量小，但是循环稳定性好。合金结构分析表明，合金主相为MgNi2相和LaNi5相，随着Co含量增加，LaCo5相和LaCo3相含量增加。     

快凝合金Zr（Ni0.55Mn0.3V0.1Cr0.05）2.1的相结构与储氢性能

在快冷（冷却速度１０＾５－１０＾６Ｋ／ｓ）Ｚｒ（Ｎｉ０．５５Ｍｎ０．３Ｖ０．１Ｃｒ０．０５）２．１合金中观察到一种高温条件下丰碑 纳米晶Ｃ１４Ｌａｖｅｓ相,其丰度随冷凝速度下降明显减少。     

机械合金化直接合成镁基复合储氢材料研究

通过在3．0．MPa氢气气氛下球磨Mg-30％LaNi2(质量分数)的混合粉末，制得镁基复合储氢材料。X射线衍射分析表明，球磨80h后的物相组成为MgH2，Mg2NiH4和LaH3，表明球磨过程中发生固态反应；SEM及EDS分析表明，复合体系中成分分布均匀：该复合储氢材料具有较高的活性和储氢量，在3．0MPa氢气压力和473K～553K之间的条件下，可以在1min之内完成饱和吸氢量的80％以上；在553K时储氢量达到5．419％(质量分数)。     

含Sc镁镍储氢合金的电化学性能

采用机械合金化方法制备Mg1-xScxNi(x=0,0.01)系列储氢合金.XRD结构分析表明,该系列合金为非晶态合金.XPS分析结果表明,加入微量Sc可以有效地抑制合金表面的氧化程度和提高合金表面Ni与Mg的原子个数比.电化学测试结果表明,微量Sc改善了合金电极的电化学性能,Mg0.99Sc0.01Ni合金电极的放电容量、容量保持率S10、高倍率放电能力HRD200、交换电流密度I0和极限电流密度,IL分别较MgNi合金电极提高10.5%、14.7%、30.4%、202.7%和77.8%.     

AB5型稀土贮氢合金负极材料研究进展及发展趋势

简要回顾了稀土贮氢合金负极材料的发展历史,对已有的研究领域及相关的研究结果进行了评述。指出了稀土贮氢合金负极材料目前存在的主要问题,预测了稀土贮氢合金负极材料未来的研究及发展方向。     

采用稀土贮氢材料的镍氢电池

介绍了镍-金属氢化物电池的特性和该类电池所用的稀土贮氢材料及其成份配制、制备工艺、合金添加剂对LaNi_5基合金电极综合性能的影响,以及该类电池的应用开发前景。     

AB_3型La-Mg-Ni系稀土贮氢合金电极合金结构和贮氢性能

用感应熔炼的方法制备了AB_3型La-Mg-Ni系稀土贮氰电极合金,采用X射线衍射、Sievert型测试仪、三电极测试体系研究了合金的相结构、吸氢性能、电化学性能.X射线衍射分析结果表明,AB_3型La-Mg-Ni系稀土贮氢电极合金均南(La,Mg)Ni,相、(La,Mg)_2Ni_7相及少量杂质相组成,为多相结构;贮氢性能实验研究表明,具有PuNi_3结构的LaNi_3,型合金的吸氧量高于具有CaCu_5结构的LaNi_5型合金.     

Study on Hydrogen in Mixed Gas Separated by Rare Earth Hydrogen Storage Alloys

采用中频感应炉在氩气保护下制备稀土镍系AB5型贮氢合金和La-Mg-Ni系AB3型贮氢合金。利用H2、N2和CH4配制的混合气体来模拟工业尾气,对利用稀土贮氢合金分离混合气体中氢气的纯度、合金抗杂质气体毒化及抗粉化性能进行研究。结果表明,稀土镍系AB5型合金由CaCu5型结构组成,AB3型La-Mg-Ni系合金为多相结构,由(La,Mg)Ni3、LaNi5以及LaNi2型相组成。在分离混合气体中氢气时,贮氢合金均受到杂质气体的毒化,导致吸氢速率降低,吸氢量减少。La-Mg-Ni系合金的抗粉化性能好于LaNi5及其多元化合金。综合考虑分离氢气的纯度、合金的抗毒化及抗粉化性能,认为LaNi3.7Mn0.4Al0.3Fe0.4Co0.2合金分离氢气的效果较好,氢气纯度可以达到90.7%。     

稀土系贮氢合金热处理的研究与进展

AB5型稀土系贮氢合金因其具有良好的性能而得到广泛应用。本文综述了热处理对AB5型稀土系贮氢合金微观结构以及电化学性能的影响,指出通过适当的热处理工艺可以获得良好的电化学性能。     

稀土贮氢合金织构的生长特性

用X射线衍射(XRD)分析方法,探讨了AB_5型稀土贮氢合金在不同冷却速度下织构的生长特性及其对电极性能的影响。在普通快冷条件下,具有不同成分的贮氢合金锭呈不同的织构生长特性,一般具有(101) (002)晶面择优取向,平行于冷却面,并可获得较高的放电容量;在快速凝固条件下制得的贮氢合金,其表面呈强的(0002)基极织构也即c轴织构,与稀土贮氢合金M_mNi_(3.5)Co_(0.7)Al_(0.8)锭的柱状晶结构具有强的c轴织构取向以及定向凝固合金在不同冷却速率下的织构取向相一致。     

镁基储氢合金的最新研究进展

镁基合金是一类重要的储氢材料。本文综述了Mg2Ni系合金、稀土-镁-镍、镁-稀土等3类含镁储氢合金的最新研究进展,探讨了合金化机理,即合金化元素、原子半径、相结构对含镁基储氢合金性能的影响规律。     

低Co贮氢合金的研究进展

简述了镍氢电池负极材料AB5型贮氢合金A侧、B侧各元素对其电化学性能的影响。在此基础上，重点介绍了近年来国内外低Co、无Co贮氢合金在合金成分设计，制备工艺，热处理及表面处理方面的研究进展，阐明了低成本AB5型贮氢合金和镍氢动力电池发展的方向。     

AB5型低钴含铁贮氢合金电极材料的研究进展

综述了近年来人们对提高AB5型低钴含铁贮氢合金综合性能所进行的探索。重点介绍了近年来国内外低钴含铁稀土系贮氢合金在合金成分设计、制备工艺及热处理方面的研究进展。利用Fe与Cu,Cr,Si,Zn,Sn等元素部分或全部取代贮氢含金中的Co元素,在多数情况下虽会略降低贮氢合金的最大放电容量,但能够显著提高循环稳定性。最后阐明了低钴稀土系贮氢合金的发展前景。     

稀土氧化物对贮氢合金电极电化学性能的影响

研究了稀土氧化物La_2O3_,CeO_2,Nd_2O_3和Y_2O_3对AB_5型贮氢电极电化学性能的影响。研究表明,除Y2_O3_外,其余的稀土氧化物可提高贮氢电极的1C放电容量和放电电压,延长贮氢电极的循环寿命,且对贮氢电极性能有利的顺序为:La2_O3_>CeO2_>Nd2_O3_;稀土氧化物添加量越多,贮氢电极的循环稳定性越好,但对贮氢电极的1C放电容量和放电电压的影响存在最佳值。造成这些结果的原因是:稀土氧化物增大贮氢合金颗粒间的接触电阻;稀土氧化物的催化作用;稀土氧化物对镍催化剂的稳定作用及抑制贮氢合金进一步氧化的作用。